CN109681156A - 一种单泵控制的多相多流体注入系统 - Google Patents
一种单泵控制的多相多流体注入系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109681156A CN109681156A CN201811552178.1A CN201811552178A CN109681156A CN 109681156 A CN109681156 A CN 109681156A CN 201811552178 A CN201811552178 A CN 201811552178A CN 109681156 A CN109681156 A CN 109681156A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- intermediate piston
- container
- valve
- plunger pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 2
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/164—Injecting CO2 or carbonated water
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
本发明属于动力工程及工程热物理中的多相流技术领域，提供了一种单泵控制多相流体注入的简易微观可视化系统。系统由注入驱动、微观可视化、数据采集组成，单泵控制多相流体注入方法利用类抽真空产生压差将流体吸入中间活塞容器，这种方法也可以推广到其他需要注入流体的实验系统中，不仅在常温常压下可以实施，在高温高压下也可以进行操作。本发明的系统除了能够实现微观尺度上多孔介质中多相流动驱替的可视化研究外，系统注入驱动部分只需要一台柱塞泵便可以实现多种流体的注入，同时不需要拆卸实验系统便可实现不同流体的吸入和注入，便于对实验系统进行清洗和干燥。不仅实验设计简单，操作方便，而且中间容器数量和实验造价均大大下降。
Description
技术领域
本发明属于一级学科动力工程及工程热物理中的多相流技术领域，涉及到单泵控制的多相多流体注入系统。
背景技术
多孔介质中流体流动特性描述是科学和工程学科广泛关注的重点课题，能源、水利、化工、冶金等工业部门，以及气象、生物、航天等领域都有多相流动的问题。比如能源和环保中CO2地质封存、提高石油采收率，农业中水浸入土壤以及地热系统等。多孔介质中多相流研究对于理解地层中渗流问题是至关重要的，比如CO2地质封存能力，泄露风险以及封存效率等。尽管人们在上述相关领域已经开展了大量的研究并得出许多有意义的结果，但迄今并没有从根本上掌握多相流及其传递过程的基本规律及其数理描述方法，对上述基础科学问题开展研究非常必要。
通过前期专利调研发现，目前已存在不少相关成熟专利，比如公开号为CN206205866U的中国专利，“一种微观可视化驱替模拟系统”，以及公开号为CN106437637A的中国专利，“高温高压二氧化碳驱稠油可视化微观实验装置及方法”。这些专利详细地介绍了在微观尺度上多相驱替原理，但在多相流体注入驱动部分并没有进行详细描述，或者该部分存在实验设计过于繁琐、仪器操作过于复杂、系统造价过于昂贵等缺点。此外，目前这些专利在流体注入部分只能针对特定研究对象，如若更换流体，比如对实验系统进行清洗或干燥时，则需要对系统进行拆卸，存在不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对实验室多孔介质中多相流体的研究，提供一种简单实用、便于操作的单泵控制的多相多流体注入方法。
本发明的技术方案：
一种单泵控制的多相多流体注入系统，主要由柱塞泵4、中间活塞容器3、阀门1、液体盛放容器2和管路组成；
所述的柱塞泵4通过管路与液体盛放容器三2-3相连通，其管路上设有进水端阀门一1-1；对柱塞泵4进行驱替操作(run)，将柱塞泵4内空气全部排到液体盛放容器三2-3中，过程结束，实施回流操作(refill)，将液体盛放容器三2-3中的水吸入柱塞泵4中，吸入过程中保证管路入口低于最高水面，当柱塞泵4内充满水时关闭阀门一1-1；
所述的柱塞泵4通过另一管路与中间活塞容器3的下端接口连通，其管路上设有阀门二1-2；根据需求确定中间活塞容器3的数量，各中间活塞容器3间并联，中间活塞容器3竖直放置，每个中间活塞容器3与柱塞泵之间分别通过独立阀门控制；中间活塞容器3上端接口利用三通或四通进行分支，作为注入口或连接口，每一条支路上设有独立的阀门。
在所有实验开始之前，确保中间活塞容器3中的活塞位于最下端，打开柱塞泵4与所有中间活塞容器3之间、中间活塞容器3和注入流体之间的阀门，操作柱塞泵4将所有中间活塞容器3中注入水，此时中间活塞容器3中的气体将从流体注入的管路中排出，即此时中间活塞容器3中活塞均处于最上端；保持阀门二1-2打开，其他所有阀门关闭；根据需求，打开使用的中间活塞容器3和流体注入管路对应的阀门，对柱塞泵4实施refill操作，根据真空原理，流体将被吸入到中间活塞容器3中，该过程中务必保持流体界面高于吸入管路入口处；根据需要吸入一定体积的流体，结束之后关闭中间活塞容器3和注入流体之间的阀门，实施run操作，打开通向实验研究部分的阀门，将流体注入到研究系统中即可；下次注入其他流体之前，需要关闭通向微模型通道的阀门，打开中间活塞容器3和注入流体之间的阀门，进行柱塞泵4驱动操作，将多余的流体排出，保证每次吸入流体时中间活塞容器3的活塞位于最上端。
本发明的效果和益处在于系统只需要一台柱塞泵便可以实现多种流体的注入，同时不需要拆卸实验系统便可实现不同流体的吸入和注入，便于对实验系统进行清洗和干燥。不仅实验设计简单，操作方便，而且中间容器数量和实验造价均大大下降。
附图说明
图1是本发明的一种单泵控制的多相多流体注入系统示意图。
图2是单泵控制多相流体注入的简易微观可视化示意图。
图3是常温常压下CO2驱替盐水的微观可视化实验系统图。
图中：1阀门；2液体盛放容器；3中间活塞容器；4柱塞泵；5CO2气瓶；6显微镜；7微模型通道；8CCD相机；9压差传感器；10计算机；11N2气瓶。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
图3是常温常压下CO2驱替盐水的微观可视化实验系统图，以此为例详细阐述本发明的具体实施方式。因为所做实验为驱替实验，所以选择两个中间活塞容器，一个防腐蚀性中间活塞容器3-1用来盛放CO2，另外一个普通中间活塞容器3-2盛放其他流体。实验开始之前关闭所有阀门，将中间活塞容器中的活塞放置到最下端，2-2容器中放满足够的水，打开阀门1-1，操作ISCO柱塞泵，实施run操作，将泵内空气排出，结束时实施refill操作吸入容器2-2中足够的水，关闭阀门1-1，打开阀门1-2、1-3、1-4、1-6、1-7，实施run操作，将活塞容器中的空气排出，直到活塞位于最上端。关闭阀门1-4、1-6、1-7，打开阀门1-5，ISCO柱塞泵进行refill操作，将CO2气体吸入到CO2中间活塞容器中作为驱替相备用。关闭阀门1-3和1-5，打开阀门1-4和1-6，将2-1容器中放入超纯水，ISCO柱塞泵进行refill操作，保证管路开口低于最高液面，普通中间活塞容器中吸入一定体积的超纯水，关闭阀门1-6，打开阀门1-7、1-8、1-9，ISCO柱塞泵进行run操作，以一定流速将超纯水注入到微通道模型中，2-3容器接受排出流体，直到活塞处于最上端结束第一轮清洗，关闭阀门1-7、1-8、1-9。打开阀门1-6，容器2-1中放入基础溶液，重复以上步骤，进行第二轮清洗，结束之后关闭阀门1-7、1-8、1-9，打开阀门1-11，ISCO柱塞泵进行refill操作吸入N2，关闭阀门1-11，打开阀门1-7、1-8、1-9进行N2干燥。每一次进行液体注入都要以普通中间活塞容器活塞位于最上端结束。之后便可以在容器2-1中根据需求盛放不同浓度的盐水，重复以上步骤，将微模型通道进行盐水饱和。此时关闭阀门1-4、1-6、1-7、，打开阀门1-3、1-10，ISCO泵进行run操作，将CO2注入到微模型通道中进行盐水驱替，容器2-4接受排出流体。实验结束之后，重复以上洗清步骤即可，整个过程中不需要拆卸实验系统，只要更换流体盛放容器中的液体即可实现多种流体的注入。这种单泵控制多相流体注入的简易微观可视化系统在高温高压，各种流体情况下都适用。
Claims (2)
1.一种单泵控制的多相多流体注入系统，其特征在于，所述的单泵控制的多相多流体注入系统主要由柱塞泵(4)、中间活塞容器(3)、阀门(1)、液体盛放容器(2)和管路组成；
所述的柱塞泵(4)通过管路与液体盛放容器三(2-3)相连通，其管路上设有进水端阀门一(1-1)；对柱塞泵(4)进行驱替操作run，将柱塞泵(4)内空气全部排到液体盛放容器三(2-3)中，过程结束，实施回流操作refill，将液体盛放容器三(2-3)中的水吸入柱塞泵(4)中，吸入过程中保证管路入口低于最高水面，当柱塞泵(4)内充满水时关闭阀门一(1-1)；
所述的柱塞泵(4)通过另一管路与中间活塞容器(3)的下端接口连通，其管路上设有阀门二(1-2)；根据需求确定中间活塞容器(3)的数量，各中间活塞容器(3)间并联，中间活塞容器(3)竖直放置，每个中间活塞容器(3)与柱塞泵之间分别通过独立阀门控制；中间活塞容器(3)上端接口利用三通或四通进行分支，作为注入口或连接口，每一条支路上设有独立的阀门；
在所有实验开始之前，确保中间活塞容器(3)中的活塞位于最下端，打开柱塞泵(4)与所有中间活塞容器(3)之间、中间活塞容器(3)和注入流体之间的阀门，操作柱塞泵(4)将所有中间活塞容器(3)中注入水，此时中间活塞容器(3)中的气体将从流体注入的管路中排出，即此时中间活塞容器(3)中活塞均处于最上端；保持阀门二(1-2)打开，其他所有阀门关闭；根据需求，打开使用的中间活塞容器(3)和流体注入管路对应的阀门，对柱塞泵(4)实施refill操作，根据真空原理，流体将被吸入到中间活塞容器(3)中，该过程中务必保持流体界面高于吸入管路入口处；根据需要吸入一定体积的流体，结束之后关闭中间活塞容器(3)和注入流体之间的阀门，实施run操作，打开通向实验研究部分的阀门，将流体注入到研究系统中即可；下次注入其他流体之前，需要关闭通向微模型通道的阀门，打开中间活塞容器(3)和注入流体之间的阀门，进行柱塞泵(4)驱动操作，将多余的流体排出，保证每次吸入流体时中间活塞容器(3)的活塞位于最上端。
2.根据权利要求1所述的单泵控制的多相多流体注入系统，其特征在于，利用类抽真空产生压差将流体反吸到中间活塞容器(3)中，用在常温常压下微观可视化系统中，或在高温高压下进行操作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811552178.1A CN109681156B (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种单泵控制的多相多流体注入系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811552178.1A CN109681156B (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种单泵控制的多相多流体注入系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109681156A true CN109681156A (zh) | 2019-04-26 |
| CN109681156B CN109681156B (zh) | 2021-01-05 |
Family
ID=66187855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811552178.1A Active CN109681156B (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种单泵控制的多相多流体注入系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109681156B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104777269A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-15 | 中国矿业大学 | 一种超临界co2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法 |
| CN105067781A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-18 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 泡沫驱油评价装置及其评价方法 |
| CN106437637A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 北京科技大学 | 高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置及方法 |
| CN206281831U (zh) * | 2016-10-21 | 2017-06-27 | 河南理工大学 | 一种简易的高压气体焖压实验装置 |
| CN106908579A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-30 | 浙江海洋大学 | 一种研究高矿化度地层水对co2驱影响的实验装置 |
| CN207231972U (zh) * | 2017-08-24 | 2018-04-13 | 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 | 一种干热岩流动反应模拟系统 |
| US20180119531A1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Monica A. Canalizo-Hernandez | Method and System for Core Flood Testing For Reservoir Souring Studies |
| CN207393192U (zh) * | 2017-10-24 | 2018-05-22 | 西北大学 | 一种评价二氧化碳注入温度对驱油效果影响的实验装置 |
| CN108318666A (zh) * | 2018-04-29 | 2018-07-24 | 江苏拓创科研仪器有限公司 | 非常规天然气的岩、气多过程耦合试验装置 |
| CN108627533A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-09 | 中国石油大学(华东) | 一种测定多孔介质中流体动用特征的核磁共振实验方法及装置 |
| CN108956425A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-07 | 长安大学 | 一种测定特稠油油藏初始水渗透率的装置及方法 |
-
2018
- 2018-12-19 CN CN201811552178.1A patent/CN109681156B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104777269A (zh) * | 2015-03-24 | 2015-07-15 | 中国矿业大学 | 一种超临界co2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法 |
| CN105067781A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-11-18 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 泡沫驱油评价装置及其评价方法 |
| CN106437637A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 北京科技大学 | 高温高压二氧化碳驱超稠油可视化微观实验装置及方法 |
| CN206281831U (zh) * | 2016-10-21 | 2017-06-27 | 河南理工大学 | 一种简易的高压气体焖压实验装置 |
| US20180119531A1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Monica A. Canalizo-Hernandez | Method and System for Core Flood Testing For Reservoir Souring Studies |
| CN106908579A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-30 | 浙江海洋大学 | 一种研究高矿化度地层水对co2驱影响的实验装置 |
| CN207231972U (zh) * | 2017-08-24 | 2018-04-13 | 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 | 一种干热岩流动反应模拟系统 |
| CN207393192U (zh) * | 2017-10-24 | 2018-05-22 | 西北大学 | 一种评价二氧化碳注入温度对驱油效果影响的实验装置 |
| CN108318666A (zh) * | 2018-04-29 | 2018-07-24 | 江苏拓创科研仪器有限公司 | 非常规天然气的岩、气多过程耦合试验装置 |
| CN108627533A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-09 | 中国石油大学(华东) | 一种测定多孔介质中流体动用特征的核磁共振实验方法及装置 |
| CN108956425A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-07 | 长安大学 | 一种测定特稠油油藏初始水渗透率的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109681156B (zh) | 2021-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106908579A (zh) | 一种研究高矿化度地层水对co2驱影响的实验装置 | |
| CN106199032B (zh) | 一种无交叉污染的进样方法 | |
| CN109113692A (zh) | 基质-裂缝双重介质吞吐物理模拟装置及评价吞吐过程采收率的方法 | |
| CN203837991U (zh) | 液体溶解气简易真空脱气装置 | |
| CN103674593B (zh) | 一种用于模拟低渗储层压裂直井水驱油实验的装置及方法 | |
| CN114166576B (zh) | 可定量取样的密闭取样装置 | |
| CN202330075U (zh) | 液体容器旁路持续采样装置 | |
| CN109681156A (zh) | 一种单泵控制的多相多流体注入系统 | |
| CN207439729U (zh) | 原油取样器 | |
| CN209261533U (zh) | 一种稠油油藏氮气/二氧化碳辅助蒸汽驱的可视化装置 | |
| CN206933216U (zh) | 一种玫瑰花酵素饮料的过滤设备 | |
| CN204283341U (zh) | 一种有杆泵密闭循环掺水防蜡装置 | |
| CN104550152A (zh) | 一种核磁管清洗装置 | |
| CN209308105U (zh) | 地下水抽取装置 | |
| CN207871646U (zh) | 一种应用在实验室液体中的减压抽滤装置 | |
| CN210936307U (zh) | 一种核磁样品管清洗装置 | |
| CN203688309U (zh) | 一种悬移质水样中转处理系统 | |
| CN208712442U (zh) | 用于清洗管道的清洗组件以及煎药包装系统 | |
| CN203587371U (zh) | 一种用于模拟低渗储层压裂直井水驱油实验的装置 | |
| WO2017035875A1 (zh) | 一种细胞磁分选芯片及细胞磁分选装置 | |
| CN206248404U (zh) | 一种地下水溶解气现场取样器 | |
| CN209162073U (zh) | 一种用于分子杂交仪反应室的恒负压排液系统 | |
| CN102295259B (zh) | 带有全自动排气泡功能的高压流体注射装置 | |
| CN209167051U (zh) | 适用于运动粘度测定仪的阀组装置及运动粘度测定仪 | |
| CN200986502Y (zh) | 环境空气检测采样吸收瓶抗逆通装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |